物聯網優化技術在油田生產中的應用

李英

摘要：隨著物聯網科技信息化的逐步發展，在采油生產建設中得到了更加廣泛的應用，給石油工業生產帶來很大便利，越來越受到員工的喜歡。物聯網技術不是對現有技術的顛覆性革命，而是通過現有技術與科技信息化的綜合運用，是信息、物質、技術相互轉換的方法，有著很強的工程實踐特點。作為一個處于摸索階段的新興專業，需要在信息收集、改進、芯片推廣、程序算法設計等方面有所突破，涉及通信技術、傳感技術、網絡技術以及RFID技術、嵌入式系統技術等多項知識。因此，新的物聯網服務團隊更要找準專業方向、夯實基礎，同時增強實踐與應用能力。

關鍵詞：物聯網;石油工業;通信技術

一直以來，采油生產現場采用人機管理模式，或多或少會存在資料錄取誤差和問題發現的時間差。近幾年，物聯網慢慢地走到了生產現場，停井報警儀等裝置的應用，發揮了強大的科技作用，員工也越來越接受這項技術。因此，生產運行管理必然要走上科技發展之路，這就需要采用先進的管理理念，技術手段和方法，對生產經營各個環節有效管理，形成閉環的生產過程和設備高效運行的周期管理。按照公司提出的本著簡單、實用、低成本的原則開展物聯網安裝工作，2017年10月正式啟動物聯網工程項目，率先在部分采油隊進行試點實驗，在采油班組的采油間、注水間安裝物聯網系統裝置。在安裝過程中發現部分程序還可以繼續優化，在原有基礎上還可以繼續改進，為保證生產高效運行及提質增效做出有力保障。

1物聯網工程現有技術使用過程中存在的問題

石油物聯網是物聯網的一個分支。石油物聯網是利用各種在線的、實時測量的感知設備，諸如安裝在油氣水井、管道、油氣處理、加工、儲運設備上的各種儀表、射頻識別標簽（RFID）和油氣田勘探開發生產現場的視頻攝像機、紅外感應器、定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議連接到企業網，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。公司在物聯網技術與生產實踐的結合，自主研發一套系統并應用于生產，需要對其進行大量、復雜、巧妙的處理才能規范動作。從先期的投運情況看，還存在一些問題，需要進一步完善和研究。

1.1原使用技術中，在注水間內每口注水井一塊電子水表，每塊電子水表一個電源，存在的最大問題就是當一塊水表的電源發生故障時，會導致整個注水間內的所有電源出現故障，極大影響了電子水表的監測工作及注水參數的采集。

1.2原注水間內的布線具有局限性，沒有考慮日常工作的便捷性及安全性，缺乏設計的合理性，所有物資也更多，而且給運行后的維修帶來很多不便，增加日常管理的工作量。

1.3當系統運行不正常，單塊電子水表出現故障損壞后，同時會影響其它電子水表也不能正常工作，缺少電源保護。連帶問題突出。

2物聯網優化技術應用

啟動先進控制與優化應用，完成總體設計并開始試點實施。通過物聯網系統建設，實現信息化與自動化有效集成，大幅提升一線員工的勞動生產率，改善工作環境，促進生產運行模式變革。本著科學、安全、實用、降耗的原則，在物聯網系統工程運行一段時間后，對現有技術中存在的諸多問題進行了分析，采取技術手段對物聯網技術進行優化，使物聯網工程管理再上一個新水平。

2.1優化改造水井所用水表電源。原來每塊水表用一個電源，在不改變技術參數情況下改造成每個井組所有水表共用一塊電源，按平均每個井組12口井水井計算，每個井組可節約水表電源11個。

2.2改進接線方式。加裝T型接頭代替原來的每塊水表分別布線，在不改變技術要求的同時，每塊水表施工可節約電纜20米。

2.3在每塊水表T型接頭處加裝保險。避免了單塊水表損壞而影響其他水表正常采集數據，保護水表不被損壞。

3解決的關鍵技術

從物聯網系統工程的實施，前期安裝、運行管理、后期維護是三個不可分割的整體。前期安裝質量決定后期維護的難易程度，而且每個采油工作間的情況不同，工藝流程差異也較大，現場安裝人員需要臨時設計和加工，并且在關鍵技術上要有很強的操控性。

3.1采用公用電源時，電源電壓必須控制在合理范圍內;

3.2T型接頭改變以往老式的纏線方式，設計成快速卡扣接頭，即插即拔，安全可靠，方便快捷;

3.3單塊電子水表處設有保險，目前現場所使用的保險較大，安裝不便，需要設計一個小型的保險裝置以滿足生產需要。

4物聯網優化技術現場應用

在注水間內對設計的三個方案進行統一規劃，從布線、安裝、擺放到使用，符合安全規定，符合生產要求。在保證注水系統正常錄取參數的情況下，主要研究共用一塊電源的各項數據在合理量程范圍內，使入戶220V電壓通過變壓器輸出為24V工作電壓。在布線過程中考慮日后使用的安全及規范性，采用小型T型接頭，此接頭的使用代替了原來的每塊水表分別布線的繁瑣模式。在T型接頭處加裝保險，起到了對電源及電子水表的有效保護，解決了一處出現故障而不會影響其它設備正常工作的難題。

經過專項小組的研究及設計，形成了一套物聯網優化技術，并選擇了一個采油班組進行現場實施。安裝小組人員首先根據每個注水間的井數及水井井口工藝流程距墻壁的距離和位置，現場設計布線線路，在線路的合適位置加裝了T型接頭，即插即拔，科學實用。同時安裝共用電源和水表保護。進行現場調試后，系統參數達到了規定要求，并且滿足了正常注水及流量控制的需要。物聯網優化技術的成功應用為后續的工程開展墊定了扎實的基礎。

5效果評價

物聯網優化技術是采油隊實現信息化管理的初次實踐。按平均每個井組12口水井計算，從每個井組平均節約水表電源11個計算，電源單價390元，全廠70多個井組可節約30萬元。另外，加裝T型接頭，全廠共可節約電纜15000米左右，節約資金10萬元。在T型接頭處加裝保險，有效保護了水表正常使用。使水表不會被電流流動狀態下被損壞，水表單價4000元，全廠830口水井，此項改造可保護資產330多萬元。

從現場設備安裝調試到大數據分析，生產效率大幅提升。公司高度重視物聯網工程建設，2015年開始實施停井報警自動化管控，2016年全面投運，2017年實現無人值守定期巡檢的管理方式生產，2018年已經達到公司旗下的全部采油單位全覆蓋。為滿足石油生產精細管理的生產需要，不斷改進技術，形成一套高效數據采集的實施方案，使數據采集端更簡單更實用。目前，信息化管理體系已經全部建成，形成了符合本油田信息化網絡管理的解決辦法，探索出了低成本精細采油的自動化建設與維護技術系列，為公司低成本效益開發與推廣奠定了良好的基礎。